盾构同步注浆作业指导书.docx
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盾构同步注浆作业指导书
西安地铁一号线工程
【长乐坡～纺织城】区间盾构工程
同步注浆作业指导书
编制：
李学飞
审核：
批准：
中铁航空港集团西安地铁项目经理部
二零壹二年七月
一、编制依据
1.1《地铁设计规范》（GB50157-2003）
1.2《地下铁道工程施工及验收规范》（GB50299-1999）
1.3《地下防水工程质量验收规范》（GB50208-2002）
1.4本工程《实施性施工组织设计》。
二、编制目的
2.1规范操作程序，指导现场施工；
2.2确保注浆系统的安全施工；
2.3确保注浆质量，控制地表沉降，提高隧道防水能力。
三、适用范围
相同或者相似盾构隧道掘进同步注浆施工。
四、作业概述
同步注浆与盾构掘进同时进行，通过同步注浆系统及盾尾的注浆管，在盾构向前推进盾尾空隙形成的同时进行，同步注浆在盾尾空隙形成的极短的时间内将其填充密实，从而使周围岩土体获得及时的支撑，可有效的防止土体的坍塌，控制地表的沉降。
同步注浆原理见下图：
同步注浆原理示意图
五、人员、机械配置
每作业班同步注浆施工人员配备表
序号
岗位
人数（名）
备注
1
盾构司机
1
2
土木工程师
1
盾构土木值班工程师兼任
3
设备维保工程师
1
机械技术兼任
4
搅拌站
4
5
电瓶车司机
2
两列运输车辆
6
电瓶车信号工
2
两列运输车辆
7
注浆手
1
同时负责注浆设备周边文明施工
合计
12
同步注浆设备配备表
序号
名称
规格
数量
备注
1
搅拌站
1套
2
搅拌式储浆罐
8m3
1个
存放于地面
3
搅拌式运输罐
8m3
1个
电瓶车牵引
4
浆箱（搅拌式）
5.8m3
1个
盾构后配套1号台车上
5
同步注浆设备
1套
盾构配套设备
六、部门职责
6.1工程部、实验室
①试验室负责提供浆液配比；
②现场值班工程师负责不同地层浆液配比的选择（并书面通知搅拌站）、注浆压力控制、注浆量控制、注浆操作原始记录的收集；
③总工程师、工程部长、值班工程师根据注浆情况，不断分析、优化注浆参数，提高同步注浆效果。
6.2物资部设备部
①负责制浆、注浆设备的维修保养；
②负责制浆、注浆设备操作人员培训；
③负责砂石料、水泥、膨润土等材料的供应。
6.3作业班组
①严格按照通知的浆液配比拌制水泥砂浆；
②负责废浆处理及搅拌站周围的文明施工；
③根据值班工程师提供的注浆压力、注浆量进行注浆操作，并认真、如实记录注浆参数（包括注浆位置，开始、暂停、结束时间，注浆压力，注浆量），并在下班前将记录表及注浆情况交值班工程师，并将数据表格上交管理部门；
④若发生注浆管堵漏情况，掘进班负责及时清理，避免浆液在管道内凝固；
⑤交接班前，注浆手负责清洗储浆罐及注浆泵，将整条注浆管洗通，并交接下一班组。
七、作业流程
同步注浆操作流程图
7.1原材料要求
①砂要求采用细度模量1.6～2.3的细砂，不允许夹杂有5mm以上的豆石或杂物，需要时需对砂子进行过筛处理；
②水泥、膨润土不能有结块现象。
7.2浆液要求
①注浆作业不产生离析。
②具有较好的流动性，易于注浆施工。
③压注后浆液固化收缩率小。
④有较好的不透水性能。
⑤压注后强度能很快超过土层。
7.3运输与储存
浆液搅拌好后，储存在地面搅拌式储浆罐内，电瓶车就位后，下放到编组列车中的砂浆运输罐，下放浆液必须通过一层滤筛，将砂浆中的粗骨料去除后，才可进入砂浆运输罐；
②砂浆罐装满后，与其他列车同时进入后配套拖车停放区间，随后通过拖车上的砂浆泵将运输罐中的浆液泵入拖车上的储浆罐（浆箱）；
③运输、储存时间不宜过长（不至于发生初凝），若需运输、储存时间长时，则考虑加入缓凝剂；
④若发生沉淀、离析现象，应进行二次搅拌；
⑤砂浆在运输与储存过程中不得随意加水。
7.4注浆参数的选择、控制
一般采用注浆压力、注浆数量进行双重控制。
①浆液配比
浆液配比由项目部试验室通过配合比试验确定，针对不同地层提供不同浆液配比，盾构土木值班工程师根据地层变化情况，进行浆液配比选择。
②注浆压力
同步注浆时要求在地层中的浆液压力大于该点的静止水压及土压力之和，做到尽量填补而不宜劈裂。
注浆压力过大，出现浆液溢出地面或造成地表隆起，管壁外面土层将会被浆液扰动而造成后期地层沉降及隧道本身的沉降，并易造成跑浆；而注浆压力过小，浆液填充速度过慢，填充不充足，会使地表变形增大，通常同步注浆压力一般为1.1～1.2倍的静止土压力与静止水压力之和，根据隧道埋深计算，注浆压力设定为3～3.5kg/cm2,管片注浆口的注浆压力为2～4kg/cm2。
③注浆量
同步或即时注浆的注浆量宜按下式计算：
Q=V×λ
式中Q——注浆量（m3）；
V——充填体积（m3）；
λ——充填系数，根据地质情况，施工情况和环境要求确定；
V=π（D2-d2）L/4
D——盾构切削外径（m）；
D——预制管片外径（m）；
L——每次充填长度（m）；
上述计算值，在施工中按注浆效果作调整，注浆量与盾构推进时扰动土层范围有关系，扰动范围是变量，一般情况下充填系数取1.30～1.80。
在裂隙比较发育或地下水量大的岩层地段，充填系数一般取1.50～2.50。
④注浆速度
盾构一环掘进时间约30~50分钟，故每个注浆孔流速控制在26mL/min～36mL/min；即在盾构掘进前5分钟至掘进完成后5分钟内，均速注浆。
⑤结束注浆
按照设定的注浆压力和规定的注浆量要求，控制同步注浆压力，当注浆工作接近结束时，注浆量达到要求，注浆压力增大，则减小注浆压力，当注浆量还达不到要求时，就要加大注浆压力。
直到满足规定的注浆量、注浆压力时，停止注浆。
7.5注浆操作
注浆系统具有手动、自动两种操作方式
①注浆前，检查设备、仪表是否正常；
②同步注浆同时对盾尾预置的4个注浆孔进行压注，在每个注浆管路设置压力传感器和流量计，以便对各注浆孔的注浆压力和注浆量进行检测与控制，从而保证对管片背后的注浆操作是对称均匀的；
③盾构掘进前5分钟开始同步注浆，掘进结束后，继续注浆5分钟，若出现盾尾漏浆情况，土木值班工程师和注浆手根据现场情况延长注浆时间；
④同步注浆在地层均匀和盾构姿态较好时，4个注浆孔应均衡注入；
⑤盾构姿态较差时，土木值班工程师根据管片盾尾间隙调整各孔注浆压力，增大间隙较小侧注浆压力，同时减小间隙较大侧注浆压力。
7.6注浆参数记录
主要记录管片环号、注浆位置、时间、压力、注浆量。
同步注浆记录表格
管片环号
注浆点位
开始时间
结束时间
注浆压力
1、2号
3、4号
注浆量
1、2号
3、4号
合计
盾构司机：
值班工程师：
日期：
7.7几种漏浆现象的处理
①盾尾漏浆
一般采取堵漏的方法，手动加注盾尾密封油脂，必要时用棉纱或者海绵垫进行封堵；
②掌子面漏浆
由于围岩稳定性等原因，造成盾壳与岩面间空隙过大，注浆时浆液会顺着盾壳外壁漏入掌子面，遇到这种情况，值班工程师必须及时适当减小注浆压力、注浆速度，防止浆液注入掌子面。
7.8变形监测分析
管片发生错台损坏时，应立即停止注浆，修正注浆参数。
7.9注意事项
①拌料时，砂、水泥、水、膨润土要按照正确顺序进行投料；
②注浆设计压力是指注浆孔孔口压力，而不是泵的工作压力；
③要注意保证注浆泵能正常工作，注浆管路畅通，压力、流量显示系统准确无误；
④正常情况下浆液要从管片的对称位置注入，防止产生偏压使管片发生错台或损坏；
⑤注浆过程中要密切关注管片的变形情况，若发现管片有破损、错台、上浮等现象应立即停止注浆；
⑥注浆过程中，若在不提高注浆压力而注浆量很大，或注浆量突然增加时应检查是否发生了漏浆或注入掌子面或者地质出现空洞，若发生前述现象应停止注浆，妥善处理后再继续注入；
⑦注浆过程中若发生管路堵塞，应立即处理以防止管中浆液凝结；
⑧作业完毕后，储浆罐、运输罐、泵、注浆管路一定要及时清洗干净，每一个工作班清理一次；
⑨在需要长时间停机时，必须拆除注浆管路，将注浆管路清洗干净；砂浆储浆罐内若有余料，用注浆泵将砂浆输入运输车，在竖井内用门吊转运至另一条洞内使用或者运至指定地点排掉。
八、注浆质量控制措施
①注浆是按特殊控制程序进行控制：
人员需培训上岗；所用设备、计量器具等需经过鉴定；所用各种原材料的检验执行程序文件《采购产品的检验和试验控制程序》；施工过程施行连续监控，并形成记录。
②注浆前进行详细的浆材配合比试验，选定合适的注浆材料及浆液配比，保证所选浆材配比、强度、耐久性等物理力学指标符合设计要求。
③注浆过程中严格做到“不注浆、不掘进”。
④制订详细的注浆施工设计和工艺流程及注浆质量控制程序，严格按要求实施注浆、检查、记录、分析，及时查看P（注浆压力）—Q（注浆量）—t（时间）曲线，分析注浆效果，反馈指导下次注浆，并及时报告项目总工程师。
⑤进行信息反馈，修正注浆参数设计，发现问题及时解决。
⑥做好注浆设备的维修保养，注浆材料供应，保证注浆作业顺利连续不中断进行。
九、安全文明施工控制措施
①参加注浆作业人员必须经过专门训练，掌握有关作业规程；
②严禁在不停泵的情况下进行任何修理；
③注浆泵及管道内压力未降至零时，不准拆管路或松开管路接头，以免浆液喷出伤人；
④注浆泵有专业人员负责操作，未经同意任何人不得操作；
⑤在拆除管路及注浆泵操作时应戴防护眼镜，以免浆液溅入人眼；
⑥保持机械及隧道内整洁，工作结束时必须对设备清洗保养，并清理作业周围环境。
十、注浆施工中常见问题及对策
10.1注浆造成地表沉隆超限
（1）软土地层中没有进行同步注浆。
采用管片注浆孔同步注浆的施工过程，如果没有严格的过程控制，或者注浆液初凝时间设定不合理，往往做不到真正意义的同步注浆。
（2）掘进过程仅以注浆量为控制指标，限定每环的注浆量范围，导致注浆量
偏少，不能有效地对盾尾间隙进行填充。
这种情况大多发生在以下情况：
①某些特殊地段或较小的转弯半径上，土层损失加大；
②是由于地质条件或其他特殊原因，掘进过程某环出土量剧增，而没有相应增大注浆量；
③地层特性变化，却没有相应调整注浆量，如从粘土变为砂土、从粘土变为裂隙水丰富的风化岩层等情况；
④盾构机在粘性较高的粘土层掘进时，盾壳外壁会附着一层较厚的固结土
体，与盾构机同步前进，无形中增大了盾尾间隙。
（3）浆液强度过低，或浆液和易性差，易离析而渗透到地层中，发生浆液损失。
浆液拌和时的投料顺序也可能对浆液强度造成较大影响。
（4）某些浆液凝结后，自身收缩量较大；或者双液浆过早初凝，未能有效填充盾尾间隙。
（5）浆液流动性太好，隧道管片最重要的顶部出现无浆液填充；或者双液浆混合不充分，在土中逐渐流失。
（6）没有与监测紧密结合，以监测成果指导施工。
从盾构机掘进过程的地表沉降规律来看，一般盾构机前方地表沉降量在5mm内时，盾尾穿越这个位置
时沉降不会超出规范允许的30mm。
因此，当监测结果显示前方沉降量超过5mm，又没有及时采取有效注浆措施，沉降超出规范允许范围的可能性相当大。
（1）注浆压力过大，注浆量偏高。
主要在土质软弱的地层出现。
（2）隧道顶部有渗水通道连至地表。
如原地质勘探孔，如果没有封堵或封堵效果不佳，浆液会沿着该孔喷出或渗出，不仅严重污染地面环境，还可能造成地表隆起。
10.2注浆液从盾尾流入或从进入土仓
（1）注浆压力大时，浆液会沿着盾壳流入土仓中，进而从螺旋输送机输出；而注浆压力一旦大于盾尾密封的承压能力，将击穿盾尾密封。
如果没有及时对盾尾密封注入油脂，浆液在盾尾刷中凝固后，会使盾尾密封失效，严重影响施工安全。
（2）管片构造不合理，也会造成注浆液的渗漏。
10.3管片上浮、错台管片脱出盾尾后上浮的原因有：
（1）地质情况。
从西安地铁盾构施工情况看，淤泥质粉质粘土层的上浮量大于砂层，而从广州地铁盾构施工情况看，中、微风化岩层管片上浮量较大。
（2）长细比很大的柔性构件的偏心受压。
（3）浆液选型不当，浆液早期强度偏低，不能及时与围岩土体形成共同作用。
（4）浆液初凝时间控制不当，没有及时填充盾尾间隙或填充效果不佳。
（5）注浆位置选择不当，采用管片注浆孔注浆时，以中下部注浆孔为注浆孔位。
（6）盾构姿态较差，千斤顶编组压力差过大。
10.4管片后期沉降
二次注浆纠偏处理
10.5注浆系统管路堵塞
管路堵塞是注浆过程最常见、最易发生的问题。
注浆系统管路包括注浆管路堵塞、输浆管路堵塞等，主要是由于浆液初凝时间偏短，强度高，工序衔接不合理等原因造成。
采用长距离管路输送的，尤其容易发生管路堵塞现象，浆液在管路中的损失量较大。
解决方法：
调整合理浆液配比，添加缓凝剂；配置高压冲洗装置；通过盾尾内的可拆卸口进行机械疏通；盾构机停机前用膨润土等将注浆管充满，以防浆液回流而堵塞注浆管。
10.6喷涌
由于地下水位高，注浆液被稀释或未完全填充，在一段距离以后，汇聚在管片外侧的水在压力作用下流到掌子面，造成喷涌。
解决方法：
调整浆液配比，高强、不易离析；通过二次注浆封堵后部水源。
10.7小曲线轴线偏移
小曲率半径部位施工时，如果不立即固定土体，则无法得到合格的盾构推进反力，因此带来管片的变形、隧道位移，最终使隧道轴线发生偏离。
解决措施：
提前加固小曲线段地层；使之能够提供足够反推力；注入早强的浆液，急凝砂浆或双液浆；采取防盾尾渗漏的措施。
10.8管片注浆孔渗漏
从管片注浆孔进行注浆时，如果处于砂层、流塑状淤泥质地层或地下承压水较高的地层中，开孔时，外部的水土很可能涌入而造成隧道偏移，地表沉降。
解决措施：
在管片注浆孔设置逆止措施、在注浆管设置逆止措施。
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